第05章 船舶吃水差

1、海上货物运输海上货物运输 货运教研室货运教研室 航行船舶对吃水差及吃水的航行船舶对吃水差及吃水的要求要求 船舶吃水差及吃水的基本船舶吃水差及吃水的基本计算计算 影响吃水差的影响吃水差的因素因素 吃水差计算吃水差计算图表图表 吃水差吃水差调整调整 舶舶破舱破舱与与搁浅搁浅 第二节第二节 第一节第一节 第四节第四节 第五节第五节 第六节第六节 第三节第三节 第四章船舶吃水差（第四章船舶吃水差（Trim） 习题习题 第一节航行船舶对吃水差及吃水的要求第一节航行船舶对吃水差及吃水的要求 一、吃水差的基本概念一、吃水差的基本概念 二、船舶吃水差及吃水对航行性能的影响二、船舶吃水差及吃水对航行性能的影响

2、三、航行船舶对吃水差的要求三、航行船舶对吃水差的要求 四、空载航行船舶对吃水及吃水差的要求四、空载航行船舶对吃水及吃水差的要求 一、吃水差的基本概念一、吃水差的基本概念 1、吃水差的定义、吃水差的定义 2、吃水差产生的原因、吃水差产生的原因 船舶装载后船舶装载后重心的纵向重心的纵向 位置与正浮时位置与正浮时浮心的纵浮心的纵 向向位置不共垂线。位置不共垂线。 AF ddt bg XX bg bg ZZ XX tg 3、船舶的纵倾类型、船舶的纵倾类型 G B0 X Z ML o G B Y X F L t tg dF dA WL W1L1 B 3、船舶的纵倾类型、船舶的纵倾类型 平吃水(Even

3、keel)： 首倾(Trim by head)： 尾倾(Trim by stern)： F L1 L B G W W1 WF W1 L B G L1 0ddt AF 0ddt AF 0ddt AF F B G LW 二、二、船舶吃水差及吃水对航行性能的影响船舶吃水差及吃水对航行性能的影响 1、过大尾倾、过大尾倾 船首底板易遭拍底船首底板易遭拍底 操纵性能变差，易偏航操纵性能变差，易偏航 影响嘹望。影响嘹望。 、适宜尾倾、适宜尾倾 提高推进效率，航速增加；提高推进效率，航速增加； 舵效变好，操纵性能变好；舵效变好，操纵性能变好； 减少甲板上浪，利于安全。减少甲板上浪，利于安全。 、首倾、首倾 舵

4、效变差，操纵困难，舵效变差，操纵困难， 航速降低；航速降低； 首部甲板易上浪；首部甲板易上浪； 船舶纵摇时，易飞车，船舶纵摇时，易飞车， 主机主机 受力不均，降低寿命受力不均，降低寿命 W F L1 L B G W1 WF W1 L B G L1 三、航行船舶对吃水差的要求三、航行船舶对吃水差的要求 根据经验，万吨轮适宜吃水差为：根据经验，万吨轮适宜吃水差为： 满载时满载时 半载时半载时 轻载时轻载时 t=-0.3m-0.5m t=-0.6m-0.8m t=-0.9m-1.9m 四、船舶吃水及吃水差的要求四、船舶吃水及吃水差的要求 船舶空载航行时船舶空载航行时 1、对吃水的要求、对吃水的要求

5、（1）经验法）经验法 l通常情况下通常情况下: l冬季航行时冬季航行时: （2）IMO的要求的要求 ,mLBP150 ，mLBP150 d50%dS d55%dS )m(L.d )m(L.d BP(min)M BP(min)F 2020 0250 )m(L.d )m(L.d BP(min)M BP(min)F 2020 20120 、其它要求、其它要求 吃水差与船长之比吃水差与船长之比 纵倾角纵倾角 2、对吃水差的其它要求、对吃水差的其它要求 螺旋桨沉深 推推进进效效率率将将急急剧剧下下降降。 %.52 BP L t 51. 时时，当，当5 . 0 D h 75. 065. 0 D h h 第

6、二节第二节 舶吃水差及吃水的基本计算舶吃水差及吃水的基本计算 一、纵稳性一、纵稳性 二、纵倾力矩二、纵倾力矩 三、吃水差计算三、吃水差计算 四、吃水差及首尾吃水的基本核算四、吃水差及首尾吃水的基本核算 、纵稳心、纵稳心假设假设 、纵稳性力臂、纵稳性力臂 、纵稳性力矩、纵稳性力矩 、纵稳心半径：、纵稳心半径： 、纵稳性高度、纵稳性高度 一、船舶纵稳性 LSL GZM L M L GZ V I BMR yf L G B F B1 ML L W1 W X MZ ZL RKGRKBGML MSL sinGMM LSL r V BL R 3 L Yf FX L1 F BB1 ML、R的计算的计算 X F

7、 Yf Y V BL V I BMR 3 2 yf L rR, B L r R 2 2 B M B1 V LB V I BMr 3 1x 一般船舶一般船舶R在在200米左右米左右 ML 二、船内纵倾力矩（二、船内纵倾力矩（初始纵倾力矩）初始纵倾力矩） )XX(M bgZ 船内货物移动船内货物移动 )XX(P lPM 12 PP xP 船舶偏载，船舶偏载， L1 L W1 G B F B1 ML Z X W MZ W L1 G B F B1 ML Z L W1 X P P MZ MSR 三、吃水差计算三、吃水差计算 、纵倾角计算、纵倾角计算 、吃水差计算、吃水差计算 、首尾吃水计算、首尾吃水计算

8、 、纵倾角计算、纵倾角计算 L Z GM M tg 首倾为首倾为 尾倾为尾倾为 初始：纵倾力矩初始：纵倾力矩 )XX(M bgZ G B F B1 ML Z L W1 W X MZ G0 L1 L bg L 0 GM XX GM GG tg 纵倾角正切值纵倾角正切值 符号：符号： 、吃水差计算、吃水差计算 L t Z dF G B F B1 G0 ML L W1 W X A.P F.P L1 dA 当当t=1cm时时 L100 GM M L z MTC定义定义: 使吃水差变化使吃水差变化1cm所需的纵倾力矩所需的纵倾力矩 。 L100 R L100 GM MTC L MTC应用应用: t 初始

9、正浮，受纵倾力矩作用初始正浮，受纵倾力矩作用 L Z GM M tg dF MTC M Z 100 、首、尾吃水计算、首、尾吃水计算 F AA xL/ dd 21 1 F AA F FF xL/ dd xL/ dd L t 2121 11 三角形相似得：三角形相似得： t L xL 2 1 dd t L xL 2 1 dd f A1A f F1F MTC100 M t Z F() dF dF1 dA dA1 特殊：漂心在特殊：漂心在船中船中 ？ L t F FF xL/ dd 21 1 去掉绝对值符号：去掉绝对值符号： t L xL 2 1 d f A t L xL 2 1 d f F -L/

10、2L/2 xF) A B C 第三节第三节 影响吃水差的因素影响吃水差的因素 一、纵向移动载荷对吃水差的影响一、纵向移动载荷对吃水差的影响 二、二、少量载荷变动少量载荷变动 三、三、大量载荷变动大量载荷变动 四、舷外水密度变化对吃水差的影响四、舷外水密度变化对吃水差的影响 一、纵向移动载荷对吃水差的影响一、纵向移动载荷对吃水差的影响 特点：特点： 分析分析1、力矩平衡法、力矩平衡法 W L1 G B F B1 ML Z L W1 X P P MZ xZ lPM MTC100 M t Z MTC100 )xx(P t)1 1 2 pp t L xL 2 1 f 分析分析2、力系平衡法、力系平衡法

11、 使用注意事项：使用注意事项：符号符号+、- 例题例题P121 船舶排水量不变，船内问题。船舶排水量不变，船内问题。 F1F dd)2 t L xL 2 1 f A1A dd ttt1 2、力系平衡法、力系平衡法 )XX()XX(M 0 ggbgZ MTC100 M t Z G B F B1 ML Z L W1 W X MZ G0 L1 x gg lP XX 0 初始正浮初始正浮 bg XX 0 GG0 MTC100 lP t x 分析：力系平衡法分析：力系平衡法 平行力移动原理：平行力移动原理： xZ lPM 二、少量载荷变动计算公式二、少量载荷变动计算公式 3）船内移货）船内移货 TPC1

12、00 P d)2 P)1 1 MTC100 )xx(P t fp 1， ， MTC1=MTC Xf1=Xf 假设载荷变动在漂心垂线上，船舶平行沉浮假设载荷变动在漂心垂线上，船舶平行沉浮 4）首尾吃水分配）首尾吃水分配 W L1 G B F ML Z L W1 X P P MZ 条件：条件： 假设：假设： 首、尾吃水首、尾吃水 应用说明：应用说明： 装货装货P取取+ 卸货卸货P取取- W L1 G B F ML Z L W1 X P P MZ t L xL 2 1 f F1F dd)4 t L xL 2 1 f A1A dd ttt1 TPC100 P TPC100 P 总结：少量卸货（少量装货

13、）计算总结：少量卸货（少量装货）计算 W L1 G B F MLZ L W1 X P P M Z TPC100 P d)2 P)1 1 MTC100 )xx(P t)3 fp 取取负负值值）P( MTC100 )xx(P t pf ttt t L xL 2 1 TPC100 P dd t L xL 2 1 TPC100 P dd )4 1 f A1A f F1F 2）利用排水量）利用排水量1查取等容吃水查取等容吃水dM1、xb1、xf1、MTC1 P19 3）利用基本计算公式利用基本计算公式计算计算t1、 、dF1、 、dA1 三、大量载荷变动三、大量载荷变动_分析分析 条件：条件： MTC=

14、f(d) MTC1MTC 思路：思路： 1）算载荷变动后的）算载荷变动后的重量、重心重量、重心 i iig 1g P xPx x i1 P W B1 F1 G1 ML Z X MZ L W1 dM1 L1 三、大量载荷变动计算三、大量载荷变动计算_公式公式 1 1 bg1 MTC100 )xx( t)1 1 tt t L xL 2 1 dd t L xL 2 1 dd )2 1 f M1A f M1F 1 1 1 1 使用注意事项：使用注意事项：符号符号+、- 假设大量装卸后船舶正浮：假设大量装卸后船舶正浮： 船舶纵倾船舶纵倾 W B1 F1 G1 ML Z X MZ L W1 dM1 L1

15、1 dm 船舶重心距船中距离xg的计算 i Pi g xP x 1、基本算式、基本算式 2、变形、变形1以空船状态为基准以空船状态为基准 i PiLL g xPX X i P iL P 3、变形、变形2以装卸前状态为基准以装卸前状态为基准 i Pi00 g xPX X i0 P xpi说明说明 载荷重心xPi的计算 l 油水等重心距船中距离：无论是否装满，均油水等重心距船中距离：无论是否装满，均 视液舱舱容中心为其重心纵向坐标；视液舱舱容中心为其重心纵向坐标； l 货物重心距船中距离：均可近似取货舱货物重心距船中距离：均可近似取货舱 容积中心为其重心纵向坐标；容积中心为其重心纵向坐标； l 详

16、算法：详算法： 的的距距离离货货堆堆近近船船中中一一端端至至船船中中 货货堆堆长长度度 2 x iP 假设平行沉浮：假设平行沉浮： 排水量分解排水量分解 纵倾纵倾 四、舷外水密度变化对吃水差的影响四、舷外水密度变化对吃水差的影响 )( TPC100 d)1 01 特点：重心不变，浮心改变特点：重心不变，浮心改变例例1：舷外水密度减少：舷外水密度减少 )xx(M fgZ F W L B G W2 W1 L2 L1 k G 0 1 TPC100d MTC )xx(TPCd t)2 fg1 例例2：舷外：舷外水密度增加水密度增加 Z 例例2 舷外水密度增大舷外水密度增大 W L B W1 L1 k

17、G F 假设平行沉浮：假设平行沉浮： 排水量分解排水量分解 纵倾纵倾 )( TPC100 d)1 01 )xx(M fgZ 0 1 TPC100d MTC )xx(TPCd t)2 fg1 l 结论：结论：公式统一公式统一 第四节第四节 吃水差计算图表吃水差计算图表 一、吃水差曲线图一、吃水差曲线图 二、少量加载吃水差图表二、少量加载吃水差图表 三、吃水差系数（大量装卸）三、吃水差系数（大量装卸） 一、吃水差曲线图表一、吃水差曲线图表 1、吃水差曲线图（、吃水差曲线图（Trim diagram） 适用范围：适用范围： 用途：用途： 内容：内容： 图形图形 3、曲线图使用、曲线图使用 2、曲线图

18、原理、曲线图原理 纵坐标纵坐标：载荷：载荷(不含不含L )对船中力矩的代数和对船中力矩的代数和Mx 横坐标横坐标：排水量；：排水量； 曲线曲线：吃水差曲线、首吃水曲线、尾吃水曲线。：吃水差曲线、首吃水曲线、尾吃水曲线。 计算大量载荷变动后计算大量载荷变动后t、dF、dA，及调整，及调整t 大量载荷变动 吃 水 差 曲 线 图 2、吃水差曲线图、吃水差曲线图_原理原理 纵倾根本原因：纵倾根本原因： 1、绘制原理：、绘制原理： 对于确定的对于确定的，xg 可确定可确定 即：即： 所以：所以： MTC100 )xx( t bg tt t L xL 2 1 dd t L xL 2 1 dd f MA

19、f MF MTC,x,xd fb,M bg xx W B F G ML Z X MZ L W ,A,F dd )X,( fd )X,( fd gA gF )xPx(fd i Pi L gLF )xPx(fd i Pi L gLA 船舶重心xg基本计算 )xP( x Pii g i P WL Z X G pi xpi xg 说明说明 船舶重心xg的计算说明 i Pi g xP x 1、基本算式、基本算式 2、变形、变形1以空船状态为基准以空船状态为基准 i PiLL g xPX X i P iL P 3、变形、变形2以装卸前状态为基准以装卸前状态为基准 i Pi00 g xPX X i0 P 3

20、、吃水差曲线图使用、吃水差曲线图使用 LLpiZ xxpM) i 2 iL P)1 3）作）作的垂直线和的垂直线和Mp的水平线的水平线 AF d,d, t 4）插值法读出交点对应）插值法读出交点对应 的的 i pix xpM 二、吃水差比尺（二、吃水差比尺（Trimming table） 定义：定义： 适用范围适用范围 用途：用途： 制作原理制作原理 图形图形 使用方法使用方法 在船上任意位置装载在船上任意位置装载100t载荷时，船舶首、载荷时，船舶首、 尾吃水改变量的图表。尾吃水改变量的图表。 少量载荷变动少量载荷变动 求取求取 t、 dF、 dA 吃水差比尺吃水差比尺_绘制原理绘制原理 T

21、PC100 P d)2 P)1 1 MTC100 )xx(P t)3 fp ttt t L xL 2 1 TPC100 P dd t L xL 2 1 TPC100 P dd )4 1 f A1A f F1F W L1 G B F ML Z L W1 X P P MZ MTC100 )xx(P L xL 2 1 TPC100 P dd fp f F1F 100 P MTC100 )xx(100 L xL 2 1 TPC100 100 dd fp f F1F 100 P ddd 0 FF1F 100 P ddd 0 AA1A MTC )xx( L xL TPC d fp f F 100 100

22、2 1 100 100 0 100 P ttt 01 )d,x(f p 0 0 0 100 100 100 t P t d P d d P d AA FF 吃水差比尺图吃水差比尺图1 m047. 0d 0A m138. 0d 0 F m35x p m0 . 8d t500P m.d A 50470 m.dF51380 吃水差比尺图2 使用使用 当装载量不是当装载量不是100t时，可用下式求解：时，可用下式求解： 100 100 1 1 P dd P dd AA FF 卸载时，其数值与查表所得相同，卸载时，其数值与查表所得相同， 但符号相反但符号相反 例题例题 三、吃水差系数三、吃水差系数 MT

23、C100 )xx( t)1 bg t L xL 2 1 dd t L xL 2 1 dd )2 f MA f MF )(f MTC100L x 2 L TFF F BP f BP )(f MTC100L x 2 L TFA A BP f BP )xx(TFFdd bgMF )xx(TFAdd bgMA l TFF（Trim factor fore）首吃水差系数）首吃水差系数 l TFA（Trim factor after）尾吃水差系数）尾吃水差系数 第五节第五节 吃水差调整吃水差调整 1、纵向移动载荷、纵向移动载荷(调拨压载水）调拨压载水） 单向移动载荷（适用于舱位有空余）单向移动载荷（适用于

24、舱位有空余） MTC100 lP t x LH PP 双向轻重载荷等体积对调（适用于无空余舱位）双向轻重载荷等体积对调（适用于无空余舱位） MTC100 lP t x HL PPx xxl 2、打排压载水、打排压载水 P LLHH F.SPF.SP MTC100 )xx(P t fP 01 ttt TPC P d 100 2、调拨压载水注意事项、调拨压载水注意事项 注意：调整吃水差应同时兼顾纵向强度的要求 船舶状态 载荷调整原则 船舶吃水差纵向变形 首倾 首倾 首倾 尾倾 尾倾 尾倾 平吃水 平吃水 中拱 中垂 0 中拱 中垂 0 中拱 中垂 前部中部 中部后部 前部后部 后部中部 中部前部

25、后部前部 前、后部中部 中部前、后部 第六节第六节 舶舶破舱破舱与与搁浅搁浅 船舶破舱后平衡水线的确定船舶破舱后平衡水线的确定 船舶破损浮态衡准船舶破损浮态衡准 船舶搁浅位置及船底受力计算船舶搁浅位置及船底受力计算 一、船舶破舱后平衡水线的确定一、船舶破舱后平衡水线的确定 l舱柜顶部封闭，破口位于水线以舱柜顶部封闭，破口位于水线以下下，整个舱室，整个舱室 充满水充满水，例如双层底进水：，例如双层底进水： l深舱进水，舱内与舷外水深舱进水，舱内与舷外水不相通不相通，水，水未充满未充满整整 个舱室，进水量确定。例如船舶破损已被堵住，个舱室，进水量确定。例如船舶破损已被堵住， 但舱内水没有被抽干；因

26、甲板开口漏水但舱内水没有被抽干；因甲板开口漏水 l深舱进水，舱内与舷外水深舱进水，舱内与舷外水相通，相通，进水量进水量不不确定确定 增加液体载荷。增加液体载荷。 增加固体载荷增加固体载荷 重量增加法重量增加法 浮力损失法浮力损失法 vp h vp i pp 二、船舶破损浮态衡准二、船舶破损浮态衡准 l1）普通货船）普通货船 SOLAS 1974 l达到的残存概率达到的残存概率 l要求的要求的残存概率残存概率 l2）液体散装货船）液体散装货船 l 油船：油船：1973年国际防止船舶造成污染公约及年国际防止船舶造成污染公约及1978年议定书年议定书 ( MARPOL73/78) l液体散装化学品船

27、及液化气体船：要求液体散装化学品船及液化气体船：要求 l 际载运散装危险化学品船舶建造和设备规则际载运散装危险化学品船舶建造和设备规则（IBC Code) RA iis pA 3/1 s) L0009. 0002. 0(R （MARPOL73/78,IBC/IGC Code） 油轮： 最终水线不超过大量进水孔下边缘； 进水后的船舶横倾角不得超过25； 散化船和液化气船： 进水过程中水线不得超过大量进水孔下边缘； 进水过程中船舶进水角不得超过25 若上甲板边缘未入水则均不得超过30。 2）船破舱稳性要求）船破舱稳性要求 -液体散装化学品船及液化气体液体散装化学品船及液化气体 （）进水最终阶段的剩

28、余稳性（）进水最终阶段的剩余稳性 剩余稳性范围剩余稳性范围 最大剩余稳性力臂最大剩余稳性力臂 剩余静稳性面积剩余静稳性面积 （）进水过程中达到主管当局的要求（）进水过程中达到主管当局的要求 （）破损舱柜自由液面对稳性的修正（）破损舱柜自由液面对稳性的修正 各破损舱柜应在各破损舱柜应在横倾角的状态时计算自由液面横倾角的状态时计算自由液面 船舶在最终平衡水线处，其破损舱柜在船舶在最终平衡水线处，其破损舱柜在 平衡水线以下空间完全未海平衡水线以下空间完全未海 水所占有，水所占有， 而其上的空间在计及渗透率修正后仍为而其上的空间在计及渗透率修正后仍为 原液体。原液体。 GZ yg H O B S co

29、sYGZ g （1）进水最终阶段的剩余稳性）进水最终阶段的剩余稳性 radmA mGZ r r vr . . max. . 01750 100 20 G Z yg H O B S cosYGZ g 三、船舶搁浅位置及船底受力计算三、船舶搁浅位置及船底受力计算 P 1 TPC P d 100 )dd(TPCp mm 1 100 MTC )xx(P t fp 100 fp x p tMTC x 100 . 排水量变化较小排水量变化较小 2. 排水量变化较大排水量变化较大 2. 排水量变化较大排水量变化较大 1 1 1 100 11 MTC )xx( tt bg 1 1 MTC,xb 1 11 1

30、11 100 bg x MTCt x 1 1 pg g xpx x P )tMTCt ( xx bp 11 100 1 P 1 )d(f m11 1 p 吃水差习题吃水差习题 船内移货船内移货 少量装卸少量装卸 大量装卸大量装卸 吃水差调整吃水差调整 船内移货船内移货 某轮船长某轮船长140m，满载出港，其平均吃水，满载出港，其平均吃水dm=9.0m， 排水量排水量=16000t，经计算得纵向重量力矩：船中，经计算得纵向重量力矩：船中 前为前为9.81164200KN.m/cm，船中后为，船中后为 9.81186000KN.m/cm，此时，此时Xb= -1.25m， Xf =-4.30m，MT

31、C=9.81240KN.m/cm。为了。为了 将吃水差调整为将吃水差调整为t=-0.30m，应从，应从NO.1移动移动 _t货物到货物到NO.2舱。舱。 答案：答案：120 船内移货船内移货 某轮排水量某轮排水量18000t，中前纵向重量力矩，中前纵向重量力矩180000t.m，中后，中后 216000t.m，平均吃水，平均吃水dM=8.06m， MTC=2109.81KN.m/cm， Xb=1.80m，船舶最佳纵倾值，船舶最佳纵倾值 为为t=-0.66m。因各舱均装满，现确定将。因各舱均装满，现确定将NO.3舱的重货舱的重货 （Xp=10.0m，S.F=1.0m3/t）和）和NO.1舱的轻货舱的轻货 （XP=50.0m，S.F=2.5m3/t）互移，使其满足最佳纵倾要求，）互移，使其满足最佳纵倾要求， 则两舱应各移动则两舱应各移动_t货物。货物。 答案：答案：910，2275 少量装卸少量装卸 某轮进坞，尾部与墩木接触的瞬间吃水差为某轮进坞，尾部与墩木接触的瞬间吃水差为0.116m，每厘米纵，每厘米纵